Ejemplo UDP en Java

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Ejemplo UDP en Java
import java.net. import java.io. public class
UDPClient public static void main(String
args) DatagramSocket socket null
try socket new
DatagramSocket() byte m
args0.getBytes() InetAddress host
InetAddress.getByName(args1) int
port 6789 DatagramPacket req new
DatagraPacket(m,
args0.length, host, port)
socket.send(req) byte n new
byte1000 DatagramPacket rep new

DatagraPacket(n, n.length)
socket.receive(rep) System.out.println(
Received new String
(rep.getData())) catch
(SocketException e)
System.out.println(Socket e.getMessage())
catch (IOException e)
System.out.println(IO e.getMessage())
finally if (socket ! null) socket.close()

import java.net. import java.io. public class
UDPServer public static void main(String
args) DatagramSocket socket null
try socket new
DatagramSocket(6789) byte n new
byte1000 while (true)
DatagramPacket req new
DatagraPacket(n, n.length)
socket.receive(req)
DatagramPacket rep new
DatagramPacket(req.getData(),
req.getLength(),
req.getAddress(),
req.getPort())
socket.send(rep) catch
(SocketException e)
System.out.println(Socket e.getMessage())
catch (IOException e)
System.out.println(IO e.getMessage())
finally if (socket ! null) socket.close()

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Particularidades de UDP

• Tamaño del mensaje el recibidor debe establecer
  el largo del mensaje a recibir, si es más chico
  que el que se mandó se trunca (se puede hasta 216
  pero muchos ambientes lo limitan a 8 kilobytes)
• Bloqueo la instrucción de send no bloquea Los
  datagramas son almacenados en una cola en el
  destino. Si no hay proceso esperándolos se
  descartan. Receive bloquea hasta que hay algo que
  leer de la cola o hasta el timeout
• Timeouts se pueden definir sobre el socket, por
  default no hay setSoTimeout. Concurrencia ?
• Recibe de cualquiera el receive no especifica
  de quién, así que el origen se saca del
  datagrama. Se puede abrir un DatagramSocket que
  sólo pueda mandar a una dirección y a un port
  connect (en qué casos es útil?)

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Lo mismo con TCP
import java.net. import java.io. public class
TCPClient public static void main(String
args) Socket socket null try
s new Socket(args1, 6789)
DataInputStream in new
DataInputStram(s.getInputStream())
DataOutputStream out new
DataOutputStream(s.getOutputStream()
) out.writeUTF(args0)
String data in.readUTF()
System.out.println(Received data)
catch (UnknownHostException e)
System.out.println(Sock e.getMessage())
catch (EOFException e)
System.out.println(EOF e.getMessage())
catch (IOException e)
System.out.println(IO e.getMessage())
finally if (socket ! null) try
socket.close()
catch(IOException e)
import java.net. import java.io. public class
UDPServer public static void main(String
args) try DataInputStream in
null DataOutputStream out null
ServerSocket ss new ServerSocket(6789)
while(true) Socket s
ss.accept() in new
DataInputStream(s.getInputStream())
out new OutputStream(s.getOutputStream())
String data in.readUTF()
out.writeUTF(data) catch
(EOFException e) System.out.println(E
OF e.getMessage()) catch (IOException
e) System.out.println(IO
e.getMessage()) finally if (socket !
null) try socket.close()
catch(IOException
e)
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Particularidades de TCP

• Coincidencia de datos en los extremos
• Bloqueo hay chequeo (ack)
• Fallas TCP trata de hacer coincidir las
  velocidades de escritura y lectura. Si el
  escribidor es muy rápido, trata de bloquearlo
  hasta que el lector haya consumido suficiente.
• Duplicación y orden de mensajes los paquetes ip
  contienen identificadores correlativos que
  permiten al recibidor detectar duplicados o
  cambiados de orden
• Destino de los mensajes como se abre una
  conexión virtual entre ambos extremos, no es
  necesario especificar a quién va ya que el socket
  se abre con un connect

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Qué esconde TCP

• Tamaño del mensaje Las aplicaciones deciden
  cuánto leer y cuánto escribir. El sistema
  subyacente decide cómo transmitirlo.
• Mensajes Perdidos hay chequeo (ack)
• Control de flujo TCP trata de hacer coincidir
  las velocidades de escritura y lectura. Si el
  escribidor es muy rápido, trata de bloquearlo
  hasta que el lector haya consumido suficiente.
• Duplicación y orden de mensajes los paquetes ip
  contienen identificadores correlativos que
  permiten al recibidor detectar duplicados o
  cambiados de orden
• Destino de los mensajes como se abre una
  conexión virtual entre ambos extremos, no es
  necesario especificar a quién va ya que el socket
  se abre con un connect

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Problemas de TCP

• Coincidencia de datos Lo que se mande por un
  lado y lo que se lea (formato) debe coincidir (en
  especial al mandar objetos).
• Bloqueo hay que asegurarse que cundo se escribe
  pocos datos estos se manden si es necesario
  contar con ellos pronto o pueden bloquear la
  ejecución (buffer)
• La comunicación se establece de punto a punto,
  así que sólo se atiende a un cliente a la vez (a
  menos que se haga concurrente)
• Falla de la conexión si se demora mucho en
  hacer el ack entonces la conexión se declara rota
  (se tira un IOException). En este sentido TCP no
  es más seguro de lo que la red lo es.
• El proceso usando la conexión no puede
  distinguir si la falla se debe a la red o a que
  el proceso par se cayó
• No puede saber después de la caída qué llego
  efectivamente a destino y qué no alcanzó a llegar

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El esquema request-reply

• Muchas veces cuando se usa TCP o UDP se modela
  el protocolo de comunicación entre cliente y
  servidor con el esquema de request-reply
• Son la base para implementar middleware como
  RMI, RPC, CORBA o algo parecido
• Se basan en un trio de primitivas de
  comunicación doOperation, getRequest y sendReply

Cliente
Servidor
doOperation (wait) (continue)
getRequest (select object) (execute
meth.) sendReplay
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El esquema request-reply

• Aunque a Implementación UDP tiene ventajas se
  han implementado ya algunas versiones en TCP
• el acknowladge de TCP es innecesario ya que se
  hace un reply a cada request a nivel de
  aplicación
• se evitan los mensajes para la conexión
• el control de flujo es innecesario cuando los
  argumentos pasados son pequeños (caben en una
  trama)
• Un esquema en Java (Ejemplo)
• public byte doOperation(RemoteObjectref o,
  int methodID, byte args)
• manda una operación sobre un objeto y retorna el
  reply
• public byte getRequest()
• recibe un request de un cliente
• public void sendReply(byte reply, InetAddress
  clientHost, int clientPort)
• manda un reply a la dirección y port
  especificados

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Estructura de los mensajes
Tipo de mensaje
int (0 request, 1 reply)
int
requestID
RemoteObjectRef
objectReference
int
methodId
arreglo de bytes
argumentos
Representación de una referencia remota de objeto
Internet Address port number time object
number interface
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Comunicación de Grupo con Multicast

• Provee
• Tolerancia a fallas basada en la replicidad de
  servicios un servicio replicado consiste en un
  grupo de servidores. El cliente manda el request
  a todos los servidores que realizan la misma
  operación.
• Encuentro de servicios de descubrimiento de
  servidores clientes y servidores usan mensajes
  de multicast para localizar servicios presentes
  en la red para poder registrar sus interfaces y y
  hacer lookup de interfaces de otros servicios
• Mejor performance por datos replicados a veces
  se replican los datos en los computadores cliente
  (cache) cuando estos varían el servidor manda
  mensajes por multicast
• Propagación de eventos de notificación para
  notificar a procesos interesados en ciertos
  eventos que estos tuvieron lugar (jini)

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Fallas en Multicast

• Ya que se basa en UDP puede pasar
• Tolerancia a fallas basada en la replicación de
  servicios Si los servidores parten de un mismo
  estado inicial y se coordinan con los updates en
  un orden preciso. Si un miembro no recibe el
  update o lo recibe en mal orden se vuelve
  inconsistente
• Encuentro de servicios de descubrimiento de
  servidores esto no es problema si las peticiones
  de localización se hacen reiterativamente en
  tiempos regulares. Así se hace en Jini
• Mejor performance por datos replicados si en
  vez de replicar operaciones en los datos lo que
  se replica es el dato mismo, estos pueden
  aparecer inconsistentemente en cada servidor
• Propagación de eventos de notificación El
  servicio de anuncio acerca de nuevos servicios en
  la red provisto por Jini envia mensajes multicast
  reiterativos a tiempos regulares

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Ejemplo de Multicast en Java
import java.io. import java.net. public class
MulticastClient public static void
main(String args) throws IOException
MulticastSocket socket new MulticastSocket(4446)
InetAddress address
InetAddress.getByName("224.2.2
.3") socket.joinGroup(address) byte buf
new byte256 DatagramPacket packet while(tru
e) packet new DatagramPacket(buf,
buf.length) socket.receive(packet)
String received new String(packet.getData())
System.out.println("Received " received)
try Thread.currentThread().sleep(0)
catch (InterruptedException e)
import java.io. import java.net. import
java.util. public class MulticastServer
static public void main(String args)
DatagramSocket socket null BufferedReader
in null boolean moreQuotes true
try socket new DatagramSocket()
while (true) InetAddress grupo
InetAddress.getByName("224.2.2.3")
for (int i1 ilt 1000 i)
String dString i"--"(InetAddress.getLocalHost(
)) byte buf
dString.getBytes() DatagramPacket packet
new DatagramPacket(buf,
buf.length, grupo, 4446)
socket.send(packet) try
Thread.currentThread().sleep(200) catch
(InterruptedException e)
catch (IOException e)

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Multicast para grupos
Multicast tiene cualidades que lo hacen más
eficiente para transmitir un mensaje a varios
miembros de un grupo Modelo message(g,m)
operación de transmisión de un
mensaje m a los miembros de un grupo
g deliver(m) operación de proceso
de mensaje m sender(m)
identificación del que manda el mensaje
group(m) grupo de destino del mensaje
open/closed group el grupo puede/no puede
recibir mensajes
mandados por un por un
miembro que no pertenece al grupo
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Reliable Multicast
Reliable multicast implica que se cumplen 3
propiedades Integridad el mensaje que se
manda es igual al que se procesa y que ningún
mensaje es procesado dos veces. Un proceso p hace
la operación deliver(m) una sola vez y p ?
group(m) Validez si un proceso manda un
mensaje multicast, tarde o temprano lo procesará
si pertenece al grupo Agreement si un
proceso procesa un mensaje m el resto de los
miembros del grupo también lo hará
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Reliable Multicast con IP !

• Cada proceso p mantiene un número de secuencia
  S(p,g) para grada grupo g al que pertenece.
• También mantiene un registro R(q,g) que es el
  número de secuencia del último mensaje procesado
  del proceso q que mandó al grupo g.
• Cuando p quiere mandar un mensaje a g incluye el
  número S(p,g) y pares ltq,R(q,g)gt, luego
  incrementa S(p,g).
• Un proceso del grupo procesa el mensaje mandado
  por p sólo si el S R(p,g) 1
• Si S lt R(p,g) es un mensaje repetido y lo
  descarta
• Si S gt R(p,g) 1 significa que perdió un
  mensaje y manda un ack negativo para que lo mande
  de nuevo.
• Integridad se alcanza por la detección de
  duplicados y los checkeos de IP en los
  datagramas. Validez por propiedad de IP.
  Agreement implica que los procesos siempre
  guardan copias de mensajes enviados para
  enviarlos de nuevo
• para que esto funcione los proceso no deben
  fallar !!!!

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Ordenando los mensajes de Multicast

• Se usa un cola de mensajes multicast para
  guardarlos antes de procesarlos. Se trata de
  asignar un número de secuencia para cada mensaje
  en el cual todos estén de acuerdo. Cada proceso q
  en un grupo g mantiene un número A(q,g), el más
  grande de la secuencia acordada que se ha
  observado para un grupo g y P(q,g) el mayor de la
  secuencia propia. Cuando p quiere mandar un
  mensaje
• Manda en forma segura ltm,igt siendo m el mensaje
  e i un identificador único para m
• cada proceso q responde a p con una proposición
  para acordar un número de secuencia para ese
  mensaje P(q,g) Max(A(q,g), P(q,g))1. Cada
  proceso guarda en su cola el mensaje con el
  número de secuencia que propuso provisionalmente
  ordenado de menor a mayor número de secuencia
• p recolecta todos los números de secuencia
  propuestos y selecciona el mayor a como el que se
  usará definitivamente y lo transmite en un
  mensaje broadcast seguro lti,agt
• cada proceso entonces ordena la cola de mensajes
  antes de procesarlos según los números de
  secuencia acordados
• Cómo se puede demostrar que esto es
  monotonicamente creciente ?

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Un chat Basado en Multicast

• Esquema de arquitectura peer-to-peer, no hay
  servidor
• Arquitectura replicada
• Comunicación por multicast
• El grupo de chat se define por el número IP de
  multicast y el port acordados
• Cada Participante que tiene interés debe abrir
  un multicast socket y lanzar/recibir paquetes a
  esa dirección
• Dos threads uno para leer líneas del teclado y
  mandarlas por el socket y otro para leer
  datagramas del socket y mostrar su contenido
• Cuáles son los problemas y cómo solucionarlos ?